CN112280019A - 一种反应型含磷阻燃聚酯多元醇及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种反应型含磷阻燃聚酯多元醇，其由多元醇50～67％和多元酸33～50％摩尔百分数的两种原料制成。本发明还公开述反应型含磷阻燃聚酯多元醇的制备方法。与现有的大部分阻燃剂相比，制得的反应型含磷阻燃聚酯多元醇具有低烟、低毒、高阻燃性等特点，与发泡剂有较好的相容性，可用于制备聚氨酯泡沫。
Description
技术领域
本发明涉及反应型阻燃剂技术领域，具体为一种反应型含磷阻燃聚酯多元醇及其制备方法。
背景技术
随着我国对高分子材料的需求逐年上升，高分子材料已成为国民生活的重要组成。高分子材料在给人们的生产和生活带来巨大便利的同时，同样也会带来潜在的火灾安全隐患。高分子材料绝大多数都是易燃的，在燃烧中具有热量大、温度高、燃烧快以及释放出大量有毒气体分人等特点。为了减少火灾的发生，世界各国都在致力于研究和应用阻燃剂及阻燃材料。目前，市场应用较多的是卤系阻燃剂，虽然阻燃效果相对较好，但是燃烧产生大量的浓烟、腐蚀性气体和有毒气体，既损害人体健康又污染空气；在高分子材料中添加氢氧化铝和氢氧化镁能通过冷却、稀释和隔热等物理作用来阻燃，但其阻燃效率远不及其他阻燃剂；而硅系阻燃剂阻燃效果较好，但价格昂贵，不适合大批量工业生产。
发明内容
本发明的目的是针对上述阻燃剂存在的不足，提供一种反应型含磷阻燃聚酯多元醇，使其具有高效持久、绿色、环保无污染等特点，与添加型阻燃剂相比，反应型阻燃剂有着添加量少，对材料的力学性能影响小、阻燃效果高效持久等优点而被广泛使用。
本发明的另一目的是提供所述反应型含磷阻燃聚酯多元醇的制备方法。
为本发明上述目的，本发明采用的技术方案是：一种反应型含磷阻燃聚酯多元醇，由以下摩尔百分数的组分制成：
多元醇 50～67％
多元酸 33～50％
所述多元醇为三羟甲基氧化磷((CH2OH)3PO)和/或乙二醇。
所述多元酸为磷酸和/或乙二酸。
所述反应型含磷阻燃聚酯多元醇的制备方法，包括的步骤如下：
a、按上述配比称取多元醇和多元酸；
b、依次将多元醇和多元酸加入到容器中，所述容器可以是配有油浴锅的三口烧瓶；
c、将温度调至缩合反应温度50～70℃，恒温反应0.5～3h；
d、继续升高温度至80～120℃，通入氮气除去易挥发的水和小分子产物。
所述反应型含磷阻燃聚酯多元醇的官能度在2～3之间。
所述反应型含磷阻燃聚酯多元醇可以用于聚氨酯泡沫。
优选的，多元醇和多元酸的摩尔比为1：1～2：1。
优选的，c步骤中，使温度升至缩合反应温度60℃。
优选的，d步骤中，反应通入氮气速率为100mL/min。
优选的，d步骤中，通入氮气的反应时间为6～10h。
所述反应型含磷阻燃聚酯多元醇的制备方法包括的步骤如下：
准确称取摩尔比为1：1～1：2的多元醇和多元酸，依次将多元醇和多元酸加入到配有油浴锅的三口烧瓶中；使温度升至缩合反应温度60℃，恒温反应1h，将温度升温至10～120℃，通入氮气速率为100mL/min，除去易挥发的水和小分子产物，反应时间为6～10h。
相比较而言，本发明利用了磷系阻燃剂克服了含卤型阻燃剂燃烧烟雾大、放出有毒及腐蚀性气体的缺陷，同时又改善了无机阻燃剂高添加量严重影响材料的物理机械性能的缺点，做到了高阻燃性、低烟、低毒、无腐蚀性气体产生，具有广阔的应用前景。
与现有技术相比，本发明具有如下突出效果：
1)本发明采用一锅法制备反应型含磷阻燃聚酯多元醇，原料易得，制备工艺简单，易于操作；
2)本发明制备的反应型含磷阻燃聚酯多元醇与发泡剂有较好的相容性，添加量少，对材料的力学性能影响小，阻燃效果高效持久等特点；可用于制备聚氨酯泡沫作为保温材料。
附图说明
图1为反应型含磷阻燃聚酯多元醇的聚氨酯泡沫的样品照片。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步的说明，需要说明的是，实施例并不构成对本发明要求保护范围的限制。
一种反应型含磷阻燃聚酯多元醇，由下表摩尔百分数的组分制成：
| 组分 | 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 |
| 多元醇 | 51％ | 60％ | 65％ |
| 多元酸 | 49％ | 40％ | 35％ |
实施例4
一种反应型含磷阻燃聚酯多元醇的制备方法，其步骤如下：
a、准确称取1mol的三羟甲基氧化磷和1mol乙二酸，；
b、依次将三羟甲基氧化磷和乙二酸加入到配有油浴锅的三口烧瓶中；
c、将油浴锅温度调至缩合反应温度60℃，恒温反应1h；
d、继续升高温度至100℃，通入氮气速率为100mL/min，除去易挥发的水和小分子产物，恒温反应8h。
实施例5
反应型含磷阻燃聚酯多元醇的的制备方法，其步骤如下：
a、准确称取2mol的三羟甲基氧化磷和1mol乙二酸，；
b、依次将三羟甲基氧化磷和乙二酸加入到配有油浴锅的三口烧瓶中；
c、将油浴锅温度调至缩合反应温度60℃，恒温反应1h；
d、继续升高温度至120℃，通入氮气速率为100mL/min，除去易挥发的水和小分子产物，恒温反应6h。
实施例6
反应型含磷阻燃聚酯多元醇的制备方法，其步骤如下：
a、准确称取2mol的乙二醇和1mol磷酸，；
b、依次将三羟甲基氧化磷和乙二酸加入到配有油浴锅的三口烧瓶中；
c、将油浴锅温度调至缩合反应温度60℃，恒温反应1h；
d、继续升高温度至80℃，通入氮气速率为100mL/min，除去易挥发的水和小分子产物，恒温反应10h。
实施例7
反应型含磷阻燃聚酯多元醇的具体制备方法，其步骤如下：
a、准确称取1.5mol的三羟甲基氧化磷和1mol磷酸，；
b、依次将三羟甲基氧化磷和乙二酸加入到配有油浴锅的三口烧瓶中；
c、将油浴锅温度调至缩合反应温度60℃，恒温反应1h；
d、继续升高温度至100℃，通入氮气速率为100mL/min，除去易挥发的水和小分子产物，恒温反应8h。
对本发明制备的反应型含磷聚酯多元醇进行水份、酸值和羟值的测定。对制备的聚氨酯泡沫进行极限氧指数分析和水平垂直燃烧分析。
在反应温度100℃时制备的反应型含磷阻燃聚酯多元醇含水量为3.58％，酸值为3.5mg KOH/g，羟值为225mgKOH/g。其他实施例测试数据与上述数据基本一致。通过对比添加了反应型含磷阻燃聚酯多元醇的聚氨酯泡沫和不添加反应型含磷阻燃聚酯多元醇的聚氨酯泡沫(其他组分一样)，不添加反应型含磷阻燃聚酯多元醇的聚氨酯泡沫UL94垂直燃烧测试结果为V-2级别；添加量为5％反应型含磷阻燃聚酯多元醇的聚氨酯泡沫，UL94垂直燃烧测试结果为V-0级别；添加量为10％反应型含磷阻燃聚酯多元醇的聚氨酯泡沫，UL94垂直燃烧测试结果为V-0级别；添加量为15％反应型含磷阻燃聚酯多元醇的聚氨酯泡沫，UL94垂直燃烧测试结果为V-0级别；添加量为20％反应型含磷阻燃聚酯多元醇的聚氨酯泡沫，UL94垂直燃烧测试结果为V-0级别。不添加反应型含磷阻燃聚酯多元醇的聚氨酯泡沫，极限氧指数为17.7，添加量为5％反应型含磷阻燃聚酯多元醇的聚氨酯泡沫，极限氧指数为19.7。添加量为10％反应型含磷阻燃聚酯多元醇的聚氨酯泡沫，极限氧指数为22.7。添加量为15％反应型含磷阻燃聚酯多元醇的聚氨酯泡沫，极限氧指数为23.2。添加量为20％反应型含磷阻燃聚酯多元醇的聚氨酯泡沫，极限氧指数为24.7。可见，本发明反应型含磷阻燃聚酯多元醇具有优良的阻燃效果，且随着添加量的增长极限氧指数也在增大，具体样品如图1所示。
以上所述者，仅为本发明的较佳实施例而已，当不能以此限定本发明实施的范围，即大凡依本发明申请专利范围及发明说明内容所作的简单等效变化与修饰，皆仍属本发明专利涵盖的范围内。
Claims (10)
1.一种反应型含磷阻燃聚酯多元醇，其特征在于，由以下摩尔百分数的组分制成：
多元醇 50～67％
多元酸 33～50％。
2.根据权利要求1所述的反应型含磷阻燃聚酯多元醇，其特征在于，所述多元醇为三羟甲基氧化磷和/或乙二醇。
3.根据权利要求1所述的反应型含磷阻燃聚酯多元醇，其特征在于，所述多元酸为磷酸和/或乙二酸。
4.一种根据权利要求1-3任一所述的反应型含磷阻燃聚酯多元醇的制备方法，其特征在于，包括的步骤如下：
a、按上述配比称取多元醇和多元酸；
b、依次将多元醇和多元酸加入到容器中，所述容器可以是配有油浴锅的三口烧瓶；
c、将温度调至缩合反应温度50～70℃，恒温反应0.5～3h；
d、继续升高温度至80～120℃，通入氮气。
5.根据权利要求4所述的反应型含磷阻燃聚酯多元醇的制备方法，其特征在于，多元醇和多元酸的摩尔比为1：1～2：1。
6.根据权利要求4所述的反应型含磷阻燃聚酯多元醇的制备方法，其特征在于，c步骤中，使温度升至缩合反应温度60℃。
7.根据权利要求4所述的反应型含磷阻燃聚酯多元醇的制备方法，其特征在于，d步骤中，反应通入氮气速率为100mL/min。。
8.根据权利要求4所述的反应型含磷阻燃聚酯多元醇的制备方法，其特征在于，d步骤中，通入氮气的反应时间为6～10h。
9.根据权利要求1-3所述的反应型含磷阻燃聚酯多元醇的制备方法，其特征在于，包括的步骤如下：准确称取摩尔比为1：1～1：2的多元醇和多元酸，依次将多元醇和多元酸加入到配有油浴锅的三口烧瓶中；使温度升至缩合反应温度60℃，恒温反应1h，将温度升温至10～120℃，通入氮气速率为100mL/min，除去易挥发的水和小分子产物，反应时间为6～10h。
10.根据权利要求4所述的反应型含磷阻燃聚酯多元醇的制备方法，其特征在于，所述反应型含磷阻燃聚酯多元醇的官能度在2～3之间。
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- 2020-09-17 CN CN202010981678.8A patent/CN112280019A/zh active Pending
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